CN104729432A - 基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法，包括上下钢片外表面着色及上钢片外的周向上做标记，旋转上下钢片并获取每个标记处的间隙图像；对图像进行二值化处理及像素比例计算得到局部间距；比较多个局部间距，得到距离的极差，判断上下钢片的平行度等步骤。本发明非接触无磨损，实现了零成本的高精度检测。

Description

基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法

技术领域

本发明属于沥青试验仪器精度控制领域，具体涉及一种基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法。

背景技术

动态剪切流变仪是美国SHRP计划中提出的检测沥青流变特性的仪器，Superpave规范中评价沥青结合料性能的重要手段。其原理是通过两个平行的钢片下端固定上面的不锈钢片施加剪切应力得到性能参数，所以为保证测试结果的准确性，上下两个钢片的充分平行是非常重要的，但是对于一个全新的设备经过了多次使用后，两个钢片的平行会产生误差，从而导致试验结果的不可靠。用于沥青流变性测试的动态剪切流变仪属于高精度仪器，规范中规定的1mm试验间距对装置平行度要求非常高，相关研究表明很小的平行度误差甚至会导致检测结果无效。

目前，国内的路面材料研究者都使用动态剪切流变仪来开展相关研究，但是往往忽视这种因上下钢片不平行导致的误差。所以在进行动态剪切流变试验前，对上下钢片的平行度进行检测是非常有必要的。本发明在零成本的情况下提出了一种行之有效的平行度检测方。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法，包括以下步骤：

步骤一，将动态剪切流变仪的上下钢片外表面着色，固定照相机，所述照相机的图像采集区域为上下钢片的间隙；

步骤二，固定动态剪切流变仪的下钢片，在上钢片外的周向上做标记；

步骤三，将上下钢片间距设置为500μm，旋转动态剪切流变仪转轴，将所述标记依次调整至照相机的图像采集区域内并获取图像；

步骤四，将获取的图像在电脑MATLAB程序中进行处理和二值化计算，得到局部间距；

步骤五，比较多个局部间距，得到距离的极差，判断上下钢片的平行度。

作为优选，所述步骤二中的标记是间隔60°均布的六个。

有益效果：本发明采用多点局部图像采样的方式对动态剪切流变仪进行平行度检测，不需要借助高精度的检测装置，非接触无磨损，实现了零成本检测。方法有效，简便易操作，为动态剪切流变仪操作员一种有效的检测手段。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明实施例的图像采集效果图；

图4是本发明实施例中动态剪切流变仪不平行角度的示意图。

具体实施方式

实施例：

本实施中所采用的动态剪切流变仪的上下钢片如图1所示，上下钢片之间具有间隙。

如图2所示，在检测时沿其周向间隔60°均匀地做出六个标记。

检测时，包括以下步骤：

步骤1：钢片外部涂抹深色颜料以增大颜色反差。

步骤2：固定下面的钢片，对上面的钢片每隔约60°做一个记号，编号1~6。

步骤3：开启设备，将间距设置500μm，旋转动态剪切流变仪转轴，按照编号依

调整至操作者正前方，并对正前方的局部获取图像。

步骤4：将图像在电脑MATLAB程序中进行相关处理和计算。

步骤5：比较6个局部处的间距计算结果得到平行钢片的平行度。

如图3所示，将五个图像采集局部点的数据计算如下， 

编号	1	2	3	4	5
						d	13.096	14.257	12.702	11.914	12.512

数据中的d为像素点的测量距离，原图中25000μm对应2500像素点距离，这样通过实际图片尺寸和像素大小可以得出一个像素点单位的实际距离是：

                            25000÷2500=10μm/像素

那么在此例中的距离极差达到：

                       （14.257-11.914）×10=23.4μm

这是试验要求精度所不能接受的，故结论：两个钢片之间不平行。

由于试验规范中并没有提出关于平行度的相关要求，所以实验者要根据实际试验内容定义一个误差影响的极差阈值。

极差阈值的确定依据如下：

    考虑最简单的不平行角度如图4所示，设钢片倾斜处与水平面所形成的直角三角形的高为2d，测试的间距为h时，图中所示情况下测试得到的数据G^*’和平行状态下测试得到的数据G^*之间存在如下关系：

那么试验规范中以1000μm标准间距计算得到的数据只能达到原来数据的97.7%。

                         1000/(1000+23.4)=97.7%

很多研究项目要求这种间距降低至100μm（甚至更低），此时的误差为81%。

                         100/(100+23.4)=81%

综上：

标准试验中：

以沥青粘弹性范围95%为标准得到的极差阈值应当控制在（单位μm）：

                          h/（h+2d）≥95%

                             2d≤52.6μm

而对于研究间距影响的试验应根据实际间距设置来拟定极差阈值。

Claims (2)

1.一种基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，将动态剪切流变仪的上下钢片外表面着色，固定照相机，所述照相机的图像采集区域为上下钢片的间隙；

步骤二，固定动态剪切流变仪的下钢片，在上钢片外的周向上做标记；

步骤三，将上下钢片间距设置为500μm，旋转动态剪切流变仪转轴，将所述标记依次调整至照相机的图像采集区域内并获取图像；

步骤四，将获取的图像在电脑MATLAB程序中进行处理和二值化计算，得到局部间距；

步骤五，比较多个局部间距，得到距离的极差，判断上下钢片的平行度。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的动态剪切流变仪装置平行度检测方法，其特征在于：所述步骤二中的标记是间隔60°均布的六个。